CN101614203A - 一种电动给水泵自动控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种电动给水泵自动控制的方法，包括：读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；对电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值；对偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。能有效地控制电动给水泵的转速，避免电动给水泵和汽动给水泵并列运行时出现的抢水现象，能提高给水自动调节系统的调节品质和使用效率。本发明还公开了一种电动给水泵自动控制的系统。

Description

一种电动给水泵自动控制的方法和系统

技术领域

本发明涉及给水调节控制领域，尤其涉及一种电动给水泵自动控制的方法和系统。

背景技术

随着煤炭资源的不断减少，提高火电机组的发电效率是实现“节能减排”的基本措施之一。火电厂的给水系统通常同时配置汽动给水泵和电动给水泵，当电动给水泵和汽动给水泵同时运行时，如果由运行人员手动调节电动给水泵和汽动给水泵转速，实际操作的难度很大，所以一般是由系统自动调节电动给水泵和汽动给水泵的转速。但电动给水泵和汽动给水泵同时运行并进行给水自动调节时，存在以下问题：给水主控发出的给水泵指令同时送给汽机电调系统(MEH)和电动给水泵勺管，汽动给水泵的指令直接传送给MEH系统，因此汽动给水泵实际转速和给水泵的指令为线性关系；然而电动给水泵勺管开度和电动给水泵实际转速为非线性关系，这样在给水调节系统正常调节过程和机组变负荷的过程中，很容易造成汽动给水泵和电动给水泵转速变化不同步的现象。因为给水泵出口压力与给水泵转速为平方的关系，很容易出现两台泵出口压力偏差大而造成出口压力低的泵不出水的现象，即出现抢水现象。出现抢水现象后，机组不得不降低负荷运行，从而降低机组的发电效率，这种情况在机组大幅度变负荷的时候更加容易出现。因此在电动给水泵和汽动给水泵同时投自动运行的情况下，寻找一种在电/汽动给水泵同时运行工况下可以很好地使电动给水泵和汽动给水泵同时投入给水自动调节而不出现抢水现象的控制方法和系统，对于提高机组发电量和提高机组运行安全性具有非常重要的实际意义。

由于电动给水泵勺管开度与其实际转速值为非线性的关系，所以在电动给水泵单独运行时或两个电动给水泵同时运行时，给水调节指令与电动给水泵实际转速值的关系也就为非线性的，这样在投入电动给水泵的给水自动调节后，也会由于这种非线性特性而影响到给水调节系统的调节品质。

发明内容

为解决现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种能有效调节并控制电动给水泵实际转速、避免电动给水泵并列运行时的抢水现象、提高给水自动控制系统控制品质和安全性的电动给水泵自动控制的方法和系统。

本发明提供的一种电动给水泵自动控制的方法，该方法包括：

读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；

对所述电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与所述电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对所述电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与所述电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值；

对所述偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。

上述对电动给水泵实际转速值进行非线性处理，具体包括：电动给水泵实际转速值与参数K1相乘；电动给水泵实际转速值乘以参数K1后进行平方运算。

具体地，上述参数K1通过公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ 运算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的给水泵指令值；NT为电动给水泵最佳运行时给水泵实际转速值。

上述对电动给水泵指令值进行的非线性处理，具体包括：电动给水泵指令值与参数K2相乘；电动给水泵指令值乘以参数K2后进行开方运算。

具体地，上述参数K2通过公式K2＝NT²/NS计算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵指令值；NT为给水泵最佳运行时的电动给水泵实际转速值。

本发明还提供了一种电动给水泵自动控制的系统，包括：

数据读取模块，用于读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；

数据处理模块，用于对所述电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与所述电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对所述电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与所述电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值；

控制模块，用于对所述偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。

作为本发明电动给水泵自动控制的系统的一种实施方式，上述数据处理模块具体包括：

电动给水泵实际转速值非线性处理单元，用于将电动给水泵实际转速值与参数K1相乘，并将乘以参数K1后的数值进行平方运算；

偏差运算单元，用于将经过所述电动给水泵实际转速值非线性处理单元处理后的电动给水泵实际转速值与所述电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值。

进一步地，参数K1通过公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ 运算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵指令值；NT为电动给水泵最佳运行时电动给水泵实际转速值。

作为本发明电动给水泵自动控制的系统的另一种实施方式，上述数据处理模块具体包括：

电动给水泵指令值非线性处理单元，用于将电动给水泵指令值与参数K2相乘，并将乘以参数K2后的数值进行开方运算；

偏差运算单元，用于将经过所述电动给水泵指令值非线性处理单元处理后的电动给水泵指令值与所述电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值。

进一步地，参数K2通过公式K2＝NT²/NS计算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵指令值；NT为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵实际转速值。

本发明和现有技术相比具有以下优点：由于本发明通过对电动给水泵指令值与电动给水泵实际转速值进行非线性处理，使得原本为非线性关系的电动给水泵实际转速和电动给水泵指令经过非线性处理后成为线性关系，使电动给水泵实际转速能跟随给水泵指令同步线性变化，根据给水泵的出口压力与给水泵转速的关系，可使汽动给水泵和电动给水泵同时运行且投入自动调节时，将汽动给水泵和电动给水泵的出口压力偏差控制在一定范围内，有效地避免电动给水泵和汽动给水泵同时投自动运行时，由于电动给水泵的指令值与实际转速值为非线性关系而出现的抢水现象，提高不同类型给水泵并列运行时给水自动调节系统的调节品质，真正实现给水泵的给水全程自动调节与控制，且能满足机组大范围变负荷时对给水控制系统的要求。另外在只有电动给水泵运行且投入给水自动调节的情况下，通过本发明，也可有效地提高给水调节系统的调节品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种电动给水泵自动控制方法的流程图；

图2是本发明提供的一种电动给水泵自动控制系统的第一个实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一种电动给水泵自动控制系统的第二个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的电动给水泵自动控制的方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示。

本发明实施例提供的电动给水泵自动控制的方法包括如下具体步骤：

101、读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；

102、对电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值；

103、对偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。

其中，给水泵实际转速值为数据读取模块实时地读取的给水泵实际转速值。给水泵指令值由给水调节系统设置其指令值的大小。

本发明通过将电动给水泵的实际转速值或电动给水泵指令值进行非线性处理，使得原本为非线性关系的电动给水泵实际转速和电动给水泵指令经过非线性处理后成为线性关系，这样在汽动给水泵和电动给水泵并列运行且同时投入自动控制时，电动给水泵和汽动给水泵转速可跟随给水调节指令线性地同步变化，使两台不同类型泵的出口压力维持较小的偏差，能有效地避免汽动给水泵和电动给水泵同时自动运行时，由于电动给水泵的指令与实际转速为非线性关系而出现两台给水泵出口因压力偏差太大而造成出口压力小的给水泵不出水的抢水现象，从而提高了汽动给水泵和电动给水泵并列运行时给水自动调节机组的控制调节品质，真正实现给水泵的给水全程自动调节与控制，且能满足机组大范围变负荷时对给水调节系统的要求。也不会出现如现有技术的由于出现抢水现象而不得不降低负荷运行的情况，也不需要通过人工操作调节给水泵的控制指令，所以本发明提高了给水泵的使用效率，减轻了运行人员的操作负担，提高了工作效率，节省了运行成本，也提高了机组的发电效率。即使在只有电动给水泵运行且投入给水自动调节的情况下，通过本发明的技术对电动给水泵转速控制的线性化处理，也可有效地提高给水调节系统的调节品质。

其中，对电动给水泵实际转速值进行非线性处理，具体包括：电动给水泵实际转速值与参数K1相乘；电动给水泵实际转速值乘以参数K1后进行平方运算。通过该方法对电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将电动给水泵实际转速和电动给水泵指令信号转换为线性对应关系。同理，对电动给水泵实际转速值进行非线性处理的方法可以采用现有技术的其他方式，只要能够达到本发明的使得电动给水泵实际转速值和给水泵指令值转换为线性对应关系的效果即可。参数K1通过公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ 运算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵指令值；NT为电动给水泵最佳运行时电动给水泵实际转速值。

其中，对电动给水泵指令值进行的非线性处理，具体包括：电动给水泵指令值与参数K2相乘；电动给水泵指令值乘以参数K2后进行开方运算。通过该方法对电动给水泵指令值进行非线性处理，将电动给水泵实际转速和电动给水泵指令信号转换为线性对应关系。同理，对电动给水泵指令值进行非线性处理的方法可以采用现有技术的其他方式，只要能够达到本发明的使得电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值转换为线性对应关系的效果即可。

参数K2通过公式K2＝NT²/NS计算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵指令值；NT为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵实际转速值。

参数K1和K2的设置原则是使给水泵的工作点在合适的范围，使在给水泵投入自动控制后汽动给水泵和电动给水泵的出口压力保持一致不发生抢水。可在一台汽动给水泵和一台电动给水泵并列运行的工况下，首先将电动给水泵和汽动给水泵转速控制切到手动方式，在机组负荷为额定出力的70％-80％附近时，调整汽动给水泵指令值和电动给水泵指令值，使两台泵达到最佳的出力匹配并且不出现抢水现象，再将汽动给水泵短时间转换为给水自动控制状态，此时记录给水泵指令值NS和电动给水泵实际转速值NT。参数K1和K2可经测试后设置于系统中；在电动给水泵和汽动给水泵同时投入并列自动控制运行后，也可根据各负荷段的运行情况，在必要时候对参数K1和K2值进行微调，使电动给水泵和汽动给水泵并列运行并同时投入自动控制情况下，给水调节系统能满足机组变负荷的要求。如果机组只有电动给水泵在运行，不存在因为不同类型的泵出力不同而抢水的现象，这时的K1和K2值设置也还是按公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ K2＝NT²/NS计算获得，其中NS取电动给水泵指令值的量程上限、NT取电动给水泵转速测量值的上限即可。

如图5所示，本发明实施例提供的电动给水泵自动控制的系统，包括：数据读取模块200，用于读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；其中，数据读取模块可以通过反馈电路实时地读取给水泵实际转速值。电动给水泵指令值由给水调节系统设置其指令值的大小。

数据处理模块300，用于对电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值。

控制模块400，用于对偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。

具体地，数据读取模块读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；接着数据处理模块对所述电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与所述给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值；最后由控制模块对偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。

作为本发明电动给水泵自动控制的系统的一种实施例，数据处理模块300具体包括：

给水泵实际转速值非线性处理单元311，用于将电动给水泵实际转速值与参数K1相乘，并将乘以参数K1后的数值进行平方运算。

偏差运算单元312，用于将经过电动给水泵实际转速值非线性处理单元处理后的电动给水泵实际转速值与电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值。

其中，参数K1通过公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ 运算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵指令值；NT为电动给水泵最佳运行时电动给水泵实际转速值。

参数K1和K2的设置原则是使电动给水泵的工作点在合适的范围，使得汽动给水泵和电动给水泵同时投自动后各泵的出口压力保持一致不发生抢水，可在一台汽动给水泵和一台电动给水泵并列运行的工况下，首先将电动给水泵和汽动给水泵转速控制切到手动方式，在机组负荷为额定出力的70％-80％附近时，调整汽动给水泵指令值和电动给水泵指令值，使两台泵达到最佳的出力匹配并且不出现抢水现象，再将汽动给水泵短时间投入给水自动控制状态，此时记录给水泵指令值NS和电动给水泵实际转速值NT。参数K1和K2可经测试后设置于数据处理模块中；在电动给水泵和汽动给水泵并列运行且同时投入自动控制后，也可根据各负荷段的运行情况，在必要时候对参数K1和K2值进行微调，使电动给水泵和汽动给水泵并列运行并同时投入自动控制情况下，给水调节系统能满足机组变负荷的要求。如果机组只有电动给水泵在运行，不存在因为不同类型的泵出力不同而抢水的现象，这时的K1和K2值设置也还是按公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT},$ K2＝NT²/NS计算获得，其中NS取电动给水泵指令值的量程上限、NT取电动给水泵转速测量值的上限即可。

作为本发明电动给水泵自动控制的系统的另一种实施例，数据处理模块300具体包括：

电动给水泵指令值非线性处理单元321，用于将电动给水泵指令值与参数K2相乘，并将乘以参数K2后的数值进行开方运算。

偏差运算单元322，用于将经过所述电动给水泵指令值非线性处理单元处理后的电动给水泵指令值与所述电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值。

其中参数K2通过公式K2＝NT²/NS计算获得，其中，NS为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵指令值；NT为电动给水泵最佳运行时的电动给水泵实际转速值。

参数K1和K2的设置原则是使电动给水泵的工作点在合适的范围，使得在汽动给水泵和电动给水泵同时投自动后各泵的出口压力保持一致不发生抢水，可在一台汽动给水泵和一台电动给水泵并列运行的工况下，首先将电动给水泵和汽动给水泵转速控制切到手动方式，在机组负荷为额定出力的70％-80％附近时，调整汽动给水泵指令值和电动给水泵指令值，使两台泵达到最佳的出力匹配并且不出现抢水现象，再将汽动给水泵短时间投入给水自动控制状态，此时记录给水泵指令值NS和电动给水泵实际转速值NT。参数K1和K2可经测试后设置于数据处理模块中；在电动给水泵和汽动给水泵同时投入并列自动控制运行后，也可根据各负荷段的运行情况，在必要时候对参数K1和K2值进行微调，使电动给水泵和汽动给水泵并列运行并同时自动控制情况下，给水调节系统能满足机组变负荷的要求。如果机组只有电动给水泵在运行，不存在因为不同类型的泵出力不同而抢水的现象，这时的K1和K2值设置也还是按公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ K2＝NT²/NS计算获得，其中NS取电动给水泵指令值的量程上限、NT取电动给水泵转速测量值的上限即可。

由于通过对电动给水泵指令值与实际转速值进行非线性处理，使得原本为非线性关系的给水泵实际转速和给水泵指令成为线性关系，使得电动给水泵实际转速跟随给水泵指令线性地同步变化，可将并列运行的不同类型给水泵的出口压力偏差控制在一定范围内，有效地避免汽动给水泵和电动给水泵并列投自动运行时，由于电动给水泵的转速指令与实际转速为非线性关系而出现的抢水现象，提高汽动给水泵和电动给水泵并列运行时给水自动调节系统的调节品质，真正实现给水泵的给水全程自动调节与控制，且能满足机组大范围变负荷时对给水控制系统的要求。本发明电动给水泵自动控制系统的系统组态简单和参数设置较简单，不需要增加设备，且不需要通过人工操作调节控制给水泵的控制指令，所以能提高给水泵的使用效率，减轻运行人员的操作负担，也提高了机组的发电效率。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种电动给水泵自动控制的方法，其特征在于，该方法包括：

读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；

对所述电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与所述电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对所述电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与所述电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值；

对所述偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。

2、根据权利要求1所述的电动给水泵自动控制的方法，其特征在于，所述对电动给水泵实际转速值进行非线性处理，具体包括：

电动给水泵实际转速值与参数K1相乘；

电动给水泵实际转速值乘以参数K1后进行平方运算。

3、根据权利要求2所述的电动给水泵自动控制的方法，其特征在于，所述参数K1通过公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ 运算获得，其中，

NS为电动给水泵最佳运行时的给水泵指令值；

NT为电动给水泵最佳运行时给水泵实际转速值。

4、根据权利要求1所述的电动给水泵自动控制的方法，其特征在于，所述对电动给水泵指令值进行的非线性处理，具体包括：

电动给水泵指令值与参数K2相乘；

电动给水泵指令值乘以参数K2后进行开方运算。

5、根据权利要求4所述的电动给水泵自动控制的方法，其特征在于，所述参数K2通过公式K2＝NT²/NS计算获得，其中，

NS为电动给水泵最佳运行时的给水泵指令值；

NT为电动给水泵最佳运行时的给水泵实际转速值。

6、一种电动给水泵自动控制的系统，其特征在于，包括：

数据读取模块，用于读取电动给水泵实际转速值和电动给水泵指令值；

数据处理模块，用于对所述电动给水泵实际转速值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵实际转速值与所述电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值；或者对所述电动给水泵指令值进行非线性处理，将处理后的电动给水泵指令值与所述电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值；

控制模块，用于对所述偏差值进行比例、积分、微分调节运算处理，根据处理后的偏差值控制电动给水泵电液耦合器的勺管开度。

7、根据权利要求6所述的电动给水泵自动控制的系统，其特征在于，所述数据处理模块具体包括：

电动给水泵实际转速值非线性处理单元，用于将电动给水泵实际转速值与参数K1相乘，并将乘以参数K1后的数值进行平方运算；

偏差运算单元，用于将经过所述电动给水泵实际转速值非线性处理单元处理后的电动给水泵实际转速值与所述电动给水泵指令值进行减法运算，获得两者的偏差值。

8、根据权利要求7所述的电动给水泵自动控制的系统，其特征在于，

所述参数K1通过公式 $K1=\sqrt{\mathrm{NS}}/\mathrm{NT}$ 运算获得，其中，

NS为电动给水泵最佳运行时的给水泵指令值；

NT为电动给水泵最佳运行时给水泵实际转速值。

9、根据权利要求6所述的电动给水泵自动控制的系统，其特征在于，所述数据处理模块具体包括：

电动给水泵指令值非线性处理单元，用于将电动给水泵指令值与参数K2相乘，并将乘以参数K2后的数值进行开方运算；

偏差运算单元，用于将经过所述电动给水泵指令值非线性处理单元处理后的电动给水泵指令值与所述电动给水泵实际转速值进行减法运算，获得两者的偏差值。

10、根据权利要求8所述的电动给水泵自动控制的系统，其特征在于，所述参数K2通过公式K2＝NT²/NS计算获得，其中，

NS为电动给水泵最佳运行时的给水泵指令值；

NT为电动给水泵最佳运行时的给水泵实际转速值。

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